БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2008, № 3, с. 21-28
= ФИТОПЛАНКТОН, ФИТОБЕНТОС, ФИТОПЕРИФИТОН
УДК 574.583(285.2):581+581.132.1(47)
ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИЕ ПИГМЕНТЫ ПЛАНКТОНА НЕКОТОРЫХ КАРСТОВЫХ ОЗЕР ЦЕНТРАЛЬНОЙ РОССИИ
© 2008 г. Е. С. Гусев
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузский р-н, e-mail:evgus@ibiw.yaroslavl.ru Поступила в редакцию 22.01.2007 г.
Изучен пигментный состав планктона семи мягководных слабоминерализованных разнотипных карстовых озер Владимирской обл. (Кщара, Санхар, Юхор, Большое Поридово, Светленькое, Большие и Малые Гаравы). Рассмотрены сезонная динамика, вертикальное распределение хлорофилла а, его удельное содержание в биомассе фитопланктона. Обсуждены связи содержания пигментов с факторами среды. В мета- и гиполимниальных слоях озер Юхор, Кщара, Санхар и Светленькое кроме пигментов водорослей обнаружен бактериохлорофилл d.
ВВЕДЕНИЕ
Карстовые озера относятся к малоизученным водным объектам, интерес к которым растет в последнее время. Исследования пигментного состава и первичной продукции фитопланктона средне- и высокоминерализованных озер Среднего Поволжья и Испании выявили значительные различия продукционных характеристик водоемов с одинаковым генезисом и сходными морфометрически-ми показателями, расположенных в пределах одного водосбора [6, 17, 19]. Эти различия во многом зависели от гидрологического режима, определявшего сложное вертикальное распределение продуцентов.
Для дополнения и уточнения знаний о функционировании экосистем карстовых озер в Институте биологии внутренних вод РАН с 2003 г. проводятся комплексные гидробиологические исследования этих водоемов.
Цель работы - изучить содержание и особенности вертикального распределения пигментов фитопланктона мягководных слабоминерализованных карстовых озер Центральной России, проанализировать связь хлорофилла с биомассой планктонных водорослей и факторами среды, оценить трофический статус озер.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования проводили в июне, июле и сентябре 2003 г. и ежемесячно с мая по октябрь 2004 г. на семи карстовых озерах, расположенных в Вяз-никовском районе Владимирской области: Юхор, Кщара, Санхар, Большое Поридово (далее Поридово), Светленькое, Большие и Малые Гаравы (далее Б. и М. Гаравы) (рис. 1). Водоемы расположены в пределах Балахнинской низменности в левобережье р. Клязьма, где широко развит карст.
Территория входит в состав Клязьминско-Лухско-го комплексного заказника регионального значения, озера Кщара, Санхар, Юхор, Большие и Малые Гаравы - памятники природы регионального значения.
Типизация водоемов проведена на основе мор-фометрических, гидрофизических и гидрохимических показателей (табл. 1, [10]). Все озера относятся к категории малых мягководных с водой гидрокарбонатного класса кальциевой группы [1], по сумме ионов оз. Юхор - среднеминерализованное, остальные - низкоминерализованные. Такие значения минерализации ниже обычно отмечаемых в зоне смешанных лесов и более характерны для водоемов северных районов Европейской России [9]. Озера димиктические, с мая по октябрь в их глубоководных участках устанавливается термическая и кислородная стратификация. По цветности воды оз. Поридово характеризуется как полигумозное, оз. Б. Гаравы - мезогумозное, остальные - олиго-гумозные [9]. По величине рН, согласно классификации A.A. Салазкина [14], озера Кщара, Санхар, Юхор образуют группу нейтрально-щелочных водоемов, Светленькое, Б. и М. Гаравы - слабозакис-ленные (олигоацидные) (табл. 1). Озера Кщара и Юхор имеют небольшие истоки, остальные - бес-сточны.
Пробы для определения пигментов и количественного учета фитопланктона отбирали в центральной глубоководной части озер батометром Руттнера объемом 2 л: в 2003 г. - из фотического слоя (утроенная прозрачность по диску Секки), в 2004 г. - из эпи-, мета- и гиполимниона (интегрально для соответствующих слоев). В мелководном оз. Поридово отбирали интегральные пробы. Пигменты определяли спектрофотометрически в смешанном 90%-ном ацетоновом экстракте [24], опти-
^ ^ оз. Большие Гаравы
сч п оз. Малые Гаравы
1 оз. Кщара q оз. Светленькое
1 р. Кщарский Исток пос. Санхар V///A
f ] оз. Юхор ¿-^ оз. Санхар J г-1 оз. Большое Поридово
X р. Юхорский Исток
с.ш.
В.Д.
Рис. 1. Схема расположения озер.
ческую плотность которого измеряли на спектрофотометре Lambda 25 Perkin Elmer. Концентрации хлорофилла a (Хл a), феопигментов и бактерио-хлорофилла d рассчитывали по соответствующим формулам [24, 26, 29]. Биомассу фитопланктона определяли стандартным счетно-объемным методом [11]. Химический анализ воды, отобранной из поверхностных слоев, в 2003 г. проводили во Владимирском филиале Федерального Государствен-
ного Учреждения "Специализированная инспекция аналитического контроля по Центральному региону" [10], в 2004 г. - в лаборатории гидрологии и гидрохимии Института биологии внутренних вод РАН.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Содержание Хл а в воде озер в 2003 г. изменялось от 1.0 до 79.4 мкг/л, в 2004 г. - от 1.4 до 63.5 мкг/л (табл. 2). Наиболее высокие концентра-
Таблица 1. Гидрохимические и морфометрические показатели изученных озер в 2004 г.
Озера
Показатель Кщара Санхар Юхор Поридово Светленькое Большие Гаравы Малые Гаравы
Площадь, км2 1.32 1.19 0.33 0.15 0.02 0.28 0.15
Максимальная глубина, м 14 22 13 4.5 15 12 25
Цветность, град 33 30 18 294 14 70 29
Прозрачность, м 3.0 2.5 0.7 0.5 5.4 1.6 2.9
рН 7.6 7.6 9.0 6.4 6.5 5.6 5.5
Робщ, мг/л 0.039 0.024 0.288 0.034 0.016 0.02 0.016
Nобщ, мг/л 0.55 0.61 1.51 1.29 0.41 0.45 0.34
Са2+, мг/л 18.17 14.74 31.60 5.83 2.23 4.98 2.59
М§2+, мг/л 2.66 2.29 2.92 0.94 0.45 0.64 0.41
Реобщ, мг/л 0.30 0.28 0.16 1.82 0.21 0.37 0.12
802 , мг/л 3.8 4.1 20.0 0.8 2.3 3.5 3.1
С1-, мг/л 1.2 2.9 1.1 1.8 1.0 1.0 0.9
2 ионов, мг/л 92.3 84.9 145.8 30.5 17.8 22.5 14.7
ПО, мг О/л 7.7 10.6 10.3 46.1 4.4 13.7 8.3
БО, мг О/л 18.8 24.3 24.3 67.7 9.0 23.0 15.6
БПК5, мг О2/л 2.1 2.5 5.8 2.0 1.1 1.1 0.9
Примечание. Даны средние показатели за май-сентябрь; ПО и БО - перманганатная и бихроматная окисляемость соответственно.
Таблица 2. Сезонные изменения содержания хлорофилла а (мкг/л) в воде озер
Озера
Месяц Кщара Санхар Юхор Поридово Светленькое Большие Гаравы Малые Гаравы
2003 г.
Июнь 6.3 5.3 49.0 40.0 3.4 1.4 1.6
Июль 12.0 6.5 3.7 79.4 9.5 - 10.3
Сентябрь 12.3 46.6 34.4 7.2 1.0 7.2 3.4
Среднее 10.2 ± 2.0 19.5 ± 13.6 29.0 ± 13.4 42.2 ± 20.9 2004 г. 4.7 ± 2.5 4.3 ± 2.9 5.1 ± 2.7
Май 4.2 2.2 4.0 10.5 2.2 1.9 1.4
Июнь 7.2 3.5 33.8 30.6 7.5 3.7 3.1
Июль 4.0 5.1 18.1 36.4 5.3 - -
Август 4.1 5.6 19.2 24.9 7.6 8.6 4.2
Сентябрь 15.7 18.0 7.4 38.6 5.3 5.5 1.6
Октябрь 26.2 7.0 44.2 63.5 5.2 - -
Среднее 10.2 ± 4.0 6.9 ± 2.3 21.1 ± 6.9 34.1 ± 7.2 5.5 ± 0.9 4.9 ± 1.4 2.6 ± 0.7*
Примечание. Даны интегральные значения; здесь и в табл. 3: прочерк - отсутствие данных.
ции пигмента в оба года наблюдений зарегистрированы в озерах Поридово и Юхор, наименьшие -в озерах Светленькое, Б. и М. Гаравы. Минимумы в сезонной динамике пигментов во всех водоемах
наблюдали весной. Максимальное содержание Хл а в нейтрально-щелочных озерах зарегистрировано преимущественно в осенние месяцы, в сла-бозакисленных - в летние (табл. 2).
Таблица 3. Вертикальное распределение хлорофилла а (мкг/л) в июне-сентябре 2004 г.
Слой воды Июнь Июль Август Сентябрь Среднее
Оз. Юхор
Эпилимнион 66.65 65.40 70.29 15.18 50.71 ± 15.40
Металимнион 8.95 2.28 5.63 10.33 8.30 ± 1.21
Гиполимнион 15.98 4.97 4.17 1.77 7.31 ± 3.80
Оз. Санхар
Эпилимнион 7.99 4.09 5.46 41.02 14.64 ± 8.83
Металимнион 3.07 13.15 10.46 16.02 10.68 ± 2.78
Гиполимнион 1.27 3.22 2.53 2.24 2.32 ± 0.40
Оз. Кщара
Эпилимнион 7.05 3.08 2.49 29.34 10.49 ± 6.36
Металимнион 9.04 5.15 6.08 7.21 6.87 ± 0.84
Гиполимнион 5.41 2.81 3.99 2.21 3.61 ± 0.71
Оз. Светленькое
Эпилимнион 5.23 3.06 5.71 5.04 4.76 ± 0.58
Металимнион 9.65 4.80 6.18 6.07 6.68 ± 1.04
Гиполимнион 8.81 8.12 10.80 7.71 8.86 ± 0.69
Оз. Большие Гаравы
Эпилимнион 6.31 21.64 15.55 6.27 12.44 ± 3.76
Металимнион 2.11 - 7.06 4.43 4.53 ± 1.43
Гиполимнион 1.17 - 3.61 3.22 2.67 ± 0.76
Оз. Малые Гаравы
Эпилимнион 3.84 - 5.20 1.97 3.67 ± 0.94
Металимнион 3.29 - 6.85 1.28 3.81 ± 1.63
Гиполимнион 2.36 1.51 2.50 1.37 2.08 ± 0.33
В вертикальном распределении Хл а в 2004 г. в озерах наблюдали различия (табл. 3). В оз. Светленькое наибольшие концентрации пигмента в июне отмечали в металимнионе, с июля по сентябрь - в гиполимнионе. Озеро Кщара характеризовалось металимниальным максимумом Хл а, только в сентябре он смещался в поверхностный слой. В оз. Санхар в июне и сентябре повышенное содержание пигментов отмечали в эпилимнионе, в июле-августе - в металимнионе. В оз. М. Гаравы Хл а незначительно варьировал по глубинам, только в августе отмечен пик в слое скачка температуры. В оз. Юхор и Б. Гаравы наибольшие концентрации пигмента всегда наблюдали в эпилим-нионе.
Относительное содержание феопигментов, отражающих долю неактивного хлорофилла, возрастало с глубиной, достигая 100% в придонных слоях в отдельные сроки наблюдений. Средние значения показателя в эпилимнионе озер изменялись от 27 до 51%, металимнионе - от 40 до 72%, в гиполимнионе - от 50 до 88%.
В озерах Юхор, Кщара, Санхар и Светленькое, кроме пигментов водорослей, с июля по сентябрь
отмечали значительное содержание бактериохло-рофилла й, характерного для фототрофных зеленых серных аноксигенных бактерий. Бактерио-хлорофилл й обнаруживали в металимниальных и гиполимниальных слоях, содержащих сероводород. В оз. Юхор его максимум отмечен в июле на глубине 3 м (металимнион) - 100.3 мкг/л, в августе содержание бактериохлорофилла й снизилось до 34 мкг/л, в сентябре - до 6.2 мкг/л. В озерах Светленькое, Кщара и Санхар наибольшие концентрации зарегистрированы в сентябре, соответственно 7.0, 16.5 и 22.8 мкг/л.
Биомасса фитопланктона исследованных озер изменялась от 26 до 7209 мкг/л. Зависимость между Хл а и биомассой фитопланктона (В) описывали линейным уравнением:
Хл а = 1.75 + 0.01В (г = 0.86, п
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.